TW202240952A - 有機蒸氣噴射印刷系統 - Google Patents

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肯特 科紅 古顏
斯里蘭 克里斯納史瓦密
丹尼爾 托特
傑夫 霍桑
威廉 Ｅ 奎因
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美商環球展覽公司
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Abstract

本發明提供用於經由OVJP將材料沈積在基板上之系統及方法。浮動台及夾持器用於相對於一或多個OVJP印刷桿移動及定位該基板，以減少損壞或損害該基板或先前沈積之機率。

Description

有機蒸氣噴射印刷系統
本發明係關於用於製造有機發射裝置，如有機發光二極體之裝置及技術，以及包括其之裝置及技術。
出於多種原因，利用有機材料之光電裝置變得愈來愈受歡迎。用於製造此類裝置之許多材料相對較為便宜，因此有機光電裝置具有優於無機裝置之成本優勢之潛力。另外，有機材料之固有性質(例如其可撓性)可使其較適用於特定應用，例如在可撓性基板上之製造。有機光電裝置之實例包括有機發光二極體/裝置(OLED)、有機光電晶體、有機光伏打電池及有機光電偵測器。對於OLED，有機材料可具有優於習知材料之效能優勢。例如，有機發射層發射光之波長通常可容易用適當摻雜劑調節。
OLED利用有機薄膜，其在電壓施加於裝置上時會發射光。OLED正成為用於如平板顯示器、照明及背光之應用中的日益受關注之技術。若干OLED材料及組態描述於第5,844,363號、第6,303,238號及第5,707,745號美國專利中，該等美國專利以全文引用之方式併入本文中。
磷光發射分子之一個應用係全色顯示器。針對此類顯示器之行業標準需要適合於發射特定顏色(稱為「飽和」色)之像素。特定而言，此等標準需要飽和紅色、綠色及藍色像素。或者，OLED可經設計以發射白光。在習知液晶顯示器中，使用吸收濾光器過濾來自白色背光之發射以產生紅色、綠色及藍色發射。相同技術亦可用於OLED。白色OLED可係單發射層(EML)裝置或堆疊結構。可使用此項技術中所熟知之CIE座標來量測色彩。
如本文中所用，術語「有機」包括可用於製造有機光電裝置之聚合材料及小分子有機材料。「小分子」係指不係聚合物之任何有機材料，並且「小分子」可能實際上相當大。在一些情況下，小分子可包括重複單元。例如，使用長鏈烷基作為取代基不會將某一分子自「小分子」類別中去除。小分子亦可併入聚合物中，例如作為聚合物主鏈上之側接基團或作為主鏈之一部分。小分子亦可充當樹枝狀聚合物之芯部分，該樹枝狀聚合物由一系列構建在芯部分上之化學殼層組成。樹枝狀聚合物之芯部分可係螢光或磷光小分子發射體。樹枝狀聚合物可係「小分子」，並且咸信目前用於OLED領域中之所有樹枝狀聚合物都係小分子。
如本文中所用，「頂部」意謂離基板最遠，而「底部」意謂最靠近基板。在第一層被描述為「安置於」第二層「上方」時，第一層安置於離基板較遠處。除非規定第一層「與」第二層「接觸」，否則第一層與第二層之間可存在其他層。例如，即使陰極與陽極之間存在各種有機層，仍可將陰極描述為「安置於」陽極「上」。
如本文中所用，「溶液可處理的」意謂以溶液或懸浮液形式都能夠在液體介質中溶解、分散或輸送及/或自液體介質沈積。
當咸信配位體直接促成發射材料之光敏性質時，配位體可被稱為「光敏性的」。當咸信配位體不有助於發射材料之光敏性質時，配位體可被稱為「輔助性的」，但輔助性配位體可改變光敏性配位體之性質。
如本文中所用，並且如熟習此項技術者通常將理解，若第一能級較接近真空能級，則第一「最高佔用分子軌道」(HOMO)或「最低未佔用分子軌道」(LUMO)能級「大於」或「高於」第二HOMO或LUMO能級。由於將游離電位(IP)量測為相對於真空能級之負能量，因此較高HOMO能級對應於具有較小絕對值之IP (較不負的IP)。類似地，較高LUMO能級對應於具有較小絕對值之電子親和性(EA) (較不負的EA)。在頂部係真空能級之習知能級圖上，材料之LUMO能級高於相同材料之HOMO能級。「較高的」HOMO或LUMO能級表現為比「較低的」HOMO或LUMO能級更靠近此圖之頂部。
如本文中所用，並且如熟習此項技術者通常將理解，若第一功函數具有較高絕對值，則第一功函數「大於」或「高於」第二功函數。由於通常將功函數量測為相對於真空能級之負數，因此此意謂「較高的」功函數係更負的(more negative)。在頂部係真空能級之習知能級圖上，「較高的」功函數經繪示為在向下方向上離真空能級較遠。因此，HOMO及LUMO能級之定義遵循與功函數不同的慣例。
本文可參考層、材料、區及裝置發射之光之顏色來對其進行描述。一般而言，如本文中所用，描述為產生光之特定顏色之發射區可包括一或多個以堆疊方式安置於彼此上方之發射層。
如本文中所用，「紅色」層、材料、區或裝置係指在大約580至700 nm之範圍內發射光或其發射光譜在該區中具有最高峰值之層、材料、區或裝置。類似地，「綠色」層、材料、區或裝置係指發射或具有峰值波長在約500至600 nm範圍內之發射光譜之層、材料、區或裝置；「藍色」層、材料或裝置係指發射或具有峰值波長在約400至S00 nm範圍內之發射光譜之層、材料或裝置；並且「黃色」層、材料、區或裝置係指具有峰值波長在約540至600 nm範圍內之發射光譜之層、材料、區或裝置。在一些配置中，單獨的區、層、材料、區或裝置可提供單獨的「深藍色」及「淺藍色」光。如本文中所用，在提供單獨的「淺藍色」及「深藍色」分量之配置中，「深藍色」分量係指峰值發射波長比「淺藍色」分量之峰值發射波長小至少約4 nm之分量。通常，「淺藍色」分量之峰值發射波長在約465至S00 nm之範圍內，且「深藍色」分量之峰值發射波長在約400至470 nm之範圍內，但對於一些組態而言此等範圍可變化。類似地，變色層係指將另一顏色之光轉換或修改成具有指定用於該顏色之波長之光之層。例如，「紅色」彩色濾光片係指形成具有在約580 nm至約700 nm範圍內之波長之光之濾光片。一般而言，存在兩類變色層：藉由去除光之非所需波長修改光譜之彩色濾光片，以及將較高能量之光子轉換成較低能量之變色層。「顏色」之分量係指在啟動或使用時產生或以其他方式發射具有如先前所描述之特定顏色之光之分量。例如，「第一顏色之第一發射區」及「不同於第一顏色之第二顏色之第二發射區」描述當在裝置內啟動時發射如先前所描述之兩種不同顏色之兩個發射區。
如本文中所用，發射材料、層及區可基於由該材料、層或區最初產生之光，而不係由相同或不同結構最終發射之光彼此區分開，並與其他結構區分開。初始光產生通常係導致光子發射之能級變化之結果。例如，有機發射材料可初始地產生藍光，該藍光可藉由彩色濾光片、量子點或其他結構轉換成紅光或綠光，使得完整的發射堆疊或子像素發射紅光或綠光。在此情況下，初始發射材料或層可被稱為「藍色」分量，即使子像素為「紅色」或「綠色」分量。
在一些情況下，可較佳地根據1931 CIE座標描述分量之顏色，如發射區、子像素、變色層等之顏色。例如，黃色發射材料可具有多個峰值發射波長，一個在「綠色」區之邊緣中或附近，且一個在「紅色」區之邊緣內或附近，如先前所描述。因此，如本文中所用，每一顏色項亦對應於1931 CIE座標顏色空間中之形狀。1931 CIE顏色空間中之形狀係藉由跟隨兩個顏色點與任何其他內部點之間的軌跡構造的。例如，可如下所示而定義紅色、綠色、藍色及黃色之內部形狀參數：
顏色 CIE形狀參數
中心紅色 軌跡：[0.6270,0.3725]；[0.7347,0.2653]； 內部：[0.5086,0.2657]
中心綠色 軌跡：[0.0326,0.3530]；[0.3731,0.6245]； 內部：[0.2268,0.3321
中心藍色 軌跡：[0.1746,0.0052]；[0.0326,0.3530]； 內部：[0.2268,0.3321]
中心黃色 軌跡：[0.373 l,0.6245]；[0.6270,0.3725]； 內部：[0.3 700,0.4087]；[0.2886,0.4572]
關於OLED之更多細節及上文所描述之定義可見於第7,279,704號美國專利中，該美國專利以全文引用之方式併入本文中。
根據實施例，亦提供一種有機發光二極體/裝置(OLED)。該OLED可包括陽極、陰極及安置在陽極與陰極之間的有機層。根據實施例，該有機發光裝置併入一或多種選自以下各項之裝置中：消費型產品、電子組件模組及/或照明面板。
本文所揭示之實施例提供一種沈積系統，該沈積系統包括：一或多個印刷桿，其可為OVJP型印刷桿，其中之每一者包括一或多個印刷頭；浮動台，其包含經組態以保持基板且以至少兩個運動角度調整基板在浮動台上之位置之一或多個基板夾持器；以及一或多個控制件，其經配置以提供對一或多個基板夾持器之控制。該系統可包括一或多個感測器，其用以量測浮動台上之基板與一或多個OVJP印刷桿之對準。浮動台可延伸穿過系統，使得其在印刷桿前方及後方延伸，或浮動台可在一或多個OVJP印刷桿下方延伸之區中移動。基板可獨立於浮動台在一或多個OVJP印刷桿下方之移動而在浮動台上移動，例如以允許基板在浮動台上之細緻定位。
實施例亦提供藉由以下操作來操作沈積系統之方法：獲得基板；將基板置放在浮動台上並且使用一或多個夾持器固定及調整基板之位置。浮動台及/或基板可移動穿過系統，或基板可移動橫過浮動台以使其移動穿過印刷桿(例如，沈積系統中之OVJP印刷桿)下方之區域。在基板移動穿過系統的同時，可自印刷桿噴出待沈積於該基板上之材料。在沈積之後，浮動台及/或基板可移動至某一位置，在該位置處，基板不位於印刷桿下方。
相關申請案之交叉參考
本申請案主張2020年12月16日申請之第63/126,475號美國專利申請案之優先權益，該美國專利申請案之全部內容以引用之方式併入本文中。
一般而言，OLED包含至少一個有機層，其安置於陽極與陰極之間並且與陽極及陰極電連接。當施加電流時，陽極注入電洞並且陰極注入電子至有機層中。所注入之電洞及電子各自朝帶相反電荷之電極遷移。當電子及電洞定位在同一分子上時，形成「激子」，其為具有激發能態之定域電子-電洞對。當激子藉由光發射機制弛豫時，發射光。在一些情況下，激子可定位於準分子(excimer)或激態複合物上。非輻射機制(例如熱弛豫)亦可能發生，但通常被視為不合需要的。
最初的OLED使用自單態發光(「螢光」)之發射分子，如例如第4,769,292號美國專利中所揭示，該美國專利以全文引用之方式併入。螢光發射通常在小於10奈秒之時間框內發生。
最近，已經展示了具有自三重態發射光(「磷光」)之發射材料之OLED。巴爾多(Baldo)等人，「來自有機電致發光裝置之高效磷光發射(Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices)」，自然(Nature)，第395卷，151至154，1998 (「巴爾多-I」)；及巴爾多等人，「基於電致磷光之極高效綠色有機發光裝置(Very high至efficiency green organic light至emitting devices based on electrophosphorescence)」，應用物理快報(Appl. Phys. Lett.)，第75卷，第3、4至6期(1999) (「巴爾多-II」)，該等文獻以全文引用之方式併入。第7,279,704號美國專利第5至6欄中更詳細地描述磷光，該美國專利以引用之方式併入。
圖1展示有機發光裝置100。圖未必按比例繪製。裝置100可包括基板110、陽極115、電洞注入層120、電洞傳輸層125、電子阻擋層130、發射層135、電洞阻擋層140、電子傳輸層145、電子注入層150、保護層155、陰極160以及障壁層170。陰極160係具有第一導電層162及第二導電層164之複合陰極。裝置100可藉由依序沈積所描述之層來製造。此等各種層之性質及功能以及實例材料在US 7,279,704第6至10欄中更詳細地描述，該專利以引用之方式併入。
可得到此等層中之每一者之更多實例。例如，可撓性並且透明的基板-陽極組合揭示於第5,844,363號美國專利中，該美國專利以全文引用之方式併入。經p摻雜之電洞傳輸層之實例係以50:1之莫耳比摻雜有F 4-TCNQ之mMTDATA，如第2003/0230980號美國專利申請公開案中所揭示，該美國專利申請公開案以全文引用之方式併入。發射及主體材料之實例揭示於湯普森(Thompson)等人之第6,303,238號美國專利中，該美國專利以全文引用之方式併入。經n摻雜之電子傳輸層之實例係以1:1之莫耳比摻雜有Li之BPhen，如第2003/0230980號美國專利申請公開案中所揭示，該美國專利申請公開案以全文引用之方式併入。以全文引用之方式併入之第5,703,436號及第5,707,745號美國專利揭示了陰極之實例，該等陰極包括具有含上覆之透明、導電、濺鍍沈積之ITO層之金屬(如Mg:Ag)薄層的複合陰極。阻擋層之理論及使用更詳細地描述於第6,097,147號美國專利及第2003/0230980號美國專利申請公開案中，該等專利以全文引用之方式併入。注入層之實例提供於第2004/0174116號美國專利申請公開案中，其以全文引用之方式併入。關於保護層之描述可見於第2004/0174116號美國專利申請公開案中，其以全文引用之方式併入。
圖2展示倒置式OLED 200。該裝置包括基板210、陰極215、發射層220、電洞傳輸層225以及陽極230。裝置200可藉由依序沈積所描述之層來製造。因為最常見OLED組態具有安置於陽極上方之陰極，並且裝置200具有安置於陽極230下之陰極215，所以裝置200可被稱為「倒置式」OLED。可在裝置200之對應層中使用與關於裝置100所描述之彼等材料類似的材料。圖2提供裝置100之結構中如何可省去一些層之一個實例。
圖1及圖2中所繪示之簡單分層結構藉助於非限制性實例提供，並且應理解本發明之實施例可與各種其他結構結合使用。所描述之特定材料及結構本質上係例示性的，並且可使用其他材料及結構。可藉由以不同方式組合所描述之各種層來獲得功能性OLED，或可基於設計、效能及成本因素完全省略各層。亦可包括未特定描述之其他層。可使用除特定描述之材料以外的材料。儘管本文所提供之許多實例將各種層描述為包含單一材料，但應理解，可使用材料之組合，例如主體與摻雜劑之混合物，或更一般而言為混合物。並且，該等層可具有各種子層。本文中給予各個層之名稱並不意欲具有嚴格限制性。例如，在裝置200中，電洞傳輸層225傳輸電洞並且將電洞注入至發射層220中，並且可被描述為電洞傳輸層或電洞注入層。在一個實施例中，可將OLED描述為具有安置於陰極與陽極之間的「有機層」。此有機層可包含單一層，或可進一步包含如例如關於圖1及圖2所描述之不同有機材料之多個層。
亦可使用未特定描述之結構及材料，例如包含聚合材料之OLED (PLED)，例如弗蘭德(Friend)等人之第5,247,190號美國專利中所揭示，該專利以全文引用之方式併入。藉助於另一實例，可使用具有單一有機層之OLED。OLED可堆疊，例如如在以全文引用之方式併入的頒予福利斯特(Forrest)等人之第5,707,745號美國專利中所描述。OLED結構可與圖1及圖2中所繪示之簡單分層結構存在偏差。例如，基板可包括有角度之反射表面以改良出耦(out-coupling)，例如如在福利斯特等人之第6,091,195號美國專利中所描述之台式結構，及/或如在布爾維克(Bulovic)等人之第5,834,893號美國專利中所描述之凹點結構，該等美國專利以全文引用之方式併入。
在本文所揭示之一些實施例中，發射層或材料，如圖1至圖2中分別所示之發射層135及發射層220，可包括量子點。除非明確相反地指示或根據熟習此項技術者之理解依照情形指示，否則如本文所揭示之「發射層」或「發射材料」可包括有機發射材料及/或包括量子點或等效結構之發射材料。此類發射層可僅包括轉換由單獨發射材料或其他發射體發射之光之量子點材料，或其亦可包括該單獨發射材料或其他發射體，或其本身可藉由施加電流而直接發光。類似地，變色層、彩色濾光片、上轉換或下轉換層或結構可包括包括量子點之材料，但此類層可不被視為如本文所揭示之「發射層」。一般而言，「發射層」或材料係如下「發射層」或材料：發射初始光，該初始光可藉由本身在裝置內不發射初始光之另一層(如彩色濾光片或其他變色層)改變，亦可基於發射層所發射之初始光而再發射光譜內容不同的改變光。
除非另外規定，否則可藉由任何合適的方法來沈積各種實施例之層中之任一者。對於有機層，較佳方法包括熱蒸發、噴墨(如以全文引用之方式併入之第6,013,982號及第6,087,196號美國專利中所描述)、有機氣相沈積(OVPD) (如以全文引用之方式併入的福利斯特等人之第6,337,102號美國專利中所描述)及藉由有機蒸氣噴射印刷(OVJP)之沈積(如以全文引用之方式併入之第7,431,968號美國專利中所描述)。其他合適的沈積方法包括旋塗及其他基於溶液之製程。基於溶液之製程較佳在氮氣或惰性氛圍中進行。對於其他層，較佳的方法包括熱蒸發。較佳的圖案化方法包括藉由遮罩之沈積、冷焊(例如以全文引用之方式併入之第6,294,398號及第6,468,819號美國專利中所描述)及與例如噴墨及OVJD之沈積方法中之一些方法相關聯之圖案化。亦可使用其他方法。可將待沈積之材料改質以使其與特定沈積方法相適合。例如，可在小分子中使用支鏈或非支鏈並且較佳含有至少3個碳的例如烷基及芳基之取代基來增強其經受溶液處理之能力。可使用具有20個或更多個碳之取代基，並且3至20個碳係較佳範圍。具有不對稱結構之材料可比具有對稱結構之材料具有更好的溶液可處理性，因為不對稱材料可能具有更低的再結晶傾向性。可使用樹枝狀聚合物取代基來增強小分子經受溶液處理之能力。
根據本發明實施例製造之裝置可進一步視情況包含障壁層。障壁層之一個用途係保護電極及有機層免受曝露於包括水分、蒸氣及/或氣體等之環境中之有害物種的損害。障壁層可沈積在基板、電極上方，沈積在基板、電極下或沈積在基板、電極旁，或沈積在裝置之任何其他部分(包括邊緣)上。障壁層可包含單一層或多個層。障壁層可藉由各種已知的化學氣相沈積技術形成，並且可包括具有單一相之組合物以及具有多個相之組合物。任何合適的材料或材料組合都可用於障壁層。障壁層可併有有無機化合物或有機化合物或兩者。較佳的障壁層包含聚合材料與非聚合材料之混合物，如以全文引用之方式併入本文中之第7,968,146號、PCT專利申請案第PCT/US2007/023098號及第PCT/US2009/042829號美國專利中所描述。為了被視為「混合物」，構成障壁層之前述聚合材料及非聚合材料應在相同反應條件下沈積及/或同時沈積。聚合材料與非聚合材料之重量比可在95:5至5:95之範圍內。聚合材料及非聚合材料可由相同的前驅體材料產生。在一個實例中，聚合材料與非聚合材料之混合物基本上由聚合矽及無機矽組成。
在一些實施例中，陽極、陰極或安置於有機發射層上方之新層中之至少一者用作增強層。增強層包含展現表面電漿子共振之電漿子材料，該電漿子材料非輻射地耦合至發射體材料，並將激發態能量自發射體材料轉移至表面電漿子極化子之非輻射模式。增強層以不超過與有機發射層之臨限距離提供，其中由於增強層之存在，發射體材料具有總非輻射衰減速率常數及總輻射衰減速率常數，且臨限距離為總非輻射衰減速率常數等於總輻射衰減速率常數之距離。在一些實施例中，OLED進一步包含出耦層。在一些實施例中，出耦層安置於增強層上方在有機發射層之相對側上。在一些實施例中，出耦層安置於發射層之與增強層相對之側上，但仍使能量自增強層之表面電漿子模式出耦。出耦層散射來自表面電漿子極化子之能量。在一些實施例中，此能量以光子形式散射至自由空間。在其他實施例中，該能量自表面電漿子模式散射至裝置之其他模式，例如但不限於有機波導模式、基板模式(substrate mode)或另一波導模式。若能量被散射至OLED之非自由空間模式，則可併有其他出耦方案以將能量提取至自由空間。在一些實施例中，一或多個中介層可安置於增強層與出耦層之間。中介層之實例可為介電材料，包括有機物、無機物、鈣鈦礦、氧化物，且可包括此等材料之堆疊及/或混合物。
增強層修改發射體材料所駐留之介質之有效特性，從而引起以下各項中之任一者或全部：發射率降低、發射線形修改、發射強度與角度變化、發射體材料之穩定性變化、OLED之效率變化及OLED裝置之效率衰減減少。在陰極側、陽極側或此兩側上置放增強層產生利用了上述任何效果之OLED裝置。除了本文中提及以及圖中展示之各種OLED實例中繪示之特定功能層之外，根據本發明之OLED亦可包括通常可見於OLED中之其他功能層中之任一者。
增強層可由電漿子材料、光學活性超材料或雙曲線超材料構成。如本文中所使用，電漿子材料係在電磁波譜之可見或紫外區中介電常數之實數部分越過零的材料。在一些實施例中，電漿子材料包括至少一種金屬。在此類實施例中，金屬可包括以下中之至少一者：Ag、Al、Au、Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr、Mg、Ga、Rh、Ti、Ru、Pd、In、Bi、Ca合金或此等材料之混合物，以及此等材料之堆疊。一般而言，超材料係由不同材料構成之介質，其中介質作為整體與其材料組成部分之總和不同地起作用。特定而言，無人將光學活性超材料定義為具有負介電常數及負磁導率兩者之材料。另一方面，雙曲線超材料係介電常數或磁導率對於不同空間方向具有不同正負號之異向性介質。光學活性超材料及雙曲線超材料嚴格地區別於許多其他光子結構，例如分散式布拉格反射器(Distributed Bragg Reflector，「DBR」)，因為介質在傳播方向上對於光之波長之長度尺度應呈現均勻。使用熟習此項技術者可理解之術語：超材料在傳播方向上之介電常數可用有效介質近似描述。電漿子材料及超材料提供了可按多種方式增強OLED效能之控制光傳播之方法。
在一些實施例中，增強層提供為平面層。在其他實施例中，增強層具有週期性、準週期性或隨機配置之波長尺寸化特徵，或週期性、準週期性或隨機配置之亞波長尺寸化特徵。在一些實施例中，波長尺寸化特徵及亞波長尺寸化特徵具有銳邊緣。
在一些實施例中，出耦層具有週期性、準週期性或隨機配置之波長尺寸化特徵，或週期性、準週期性或隨機配置之亞波長尺寸化特徵。在一些實施例中，出耦層可由複數個奈米粒子構成，且在其他實施例中，出耦層由安置於材料上之複數個奈米粒子構成。在此等實施例中，出耦可藉由以下中之至少一者來調諧：改變複數個奈米粒子之尺寸、改變複數個奈米粒子之形狀、改變複數個奈米粒子之材料、調節材料之厚度、改變材料或安置於複數個奈米粒子上之額外層之折射率、改變增強層之厚度及/或改變增強層之材料。該裝置之複數個奈米粒子可由以下中之至少一者形成：金屬、介電材料、半導體材料、金屬合金、介電材料之混合物、一或多種材料之堆疊或分層、及/或一種類型之材料之芯，且該芯塗佈有不同類型之材料之殼層。在一些實施例中，出耦層由至少金屬奈米粒子構成，其中該金屬選自由以下組成之組：Ag、Al、Au、Ir、Pt、Ni、Cu、W、Ta、Fe、Cr、Mg、Ga、Rh、Ti、Ru、Pd、In、Bi、Ca、此等材料之合金或混合物，及此等材料之堆疊。複數個奈米粒子可具有安置於其上之額外層。在一些實施例中，發射之極化可使用出耦層來調諧。改變出耦層之維度及週期性可選擇一類優先出耦至空氣之極化。在一些實施例中，出耦層亦充當裝置之電極。
咸信，螢光OLED之內部量子效率(IQE)可藉由延遲螢光超過25%自旋統計限制。如本文所用，存在兩種類型之延遲螢光，即P型延遲螢光及E型延遲螢光。P型延遲螢光由三重態-三重態消滅(TTA)產生。
另一方面，E型延遲螢光不依賴於兩個三重態之碰撞，而是依賴於三重態與單態激發態之間的熱粒子數。能夠產生E型延遲螢光之化合物必需具有極小的單態-三重態間隙。熱能可啟動三重態轉移回至單態。此種類型之延遲螢光亦稱為熱啟動延遲螢光(TADF)。TADF之獨特特徵在於，由於熱能增加，因此延遲分量隨溫度升高而增加。若逆向系統間穿越速率足夠快速以最小化由三重態之非輻射衰減，則回填充單重激發態之分率可能達到75%。總單重態分率可係100%，遠超過關於電產生之激子之自旋統計限制。
E型延遲螢光特徵可見於激發複合物系統或單一化合物中。不受理論束縛，咸信E型延遲螢光需要發光材料具有小單重態-三重態能隙(ΔES-T)。有機含非金屬之供體-受體發光材料可能能夠達成此點。此等材料之發射通常以供體-受體電荷轉移(CT)型發射為特徵。此等供體-受體型化合物中HOMO與LUMO之空間分離通常產生小ΔES-T。此等狀態可涉及CT狀態。通常，藉由將電子供體部分(例如胺基或咔唑衍生物)與電子受體部分(例如含N六元芳環)連接來構建供體-受體發光材料。
根據本發明之實施例而製造之裝置可併入至各種各樣的電子組件模組(或單元)中，該等電子組件模組可併入至多種電子產品或中間組件中。此類電子產品或中間組件之實例包括可為終端使用者產品製造商所利用之顯示螢幕、照明裝置(例如離散光源裝置或照明面板)等。此類電子組件模組可視情況包括驅動電子裝置及/或電源。根據本發明之實施例製造之裝置可併入至多種多樣的消費型產品中，該等消費型產品具有一或多個電子組件模組(或單元)併入於其中。揭示了一種包含OLED之消費型產品，該OLED之有機層中包括本發明之化合物。此類消費型產品應包括包括一或多個光源及/或某種類型之視覺顯示器中之一或多者的任何種類的之產品。此類消費型產品之一些實例包括平板顯示器、曲面顯示器、電腦監視器、醫療監視器、電視、告示牌、內部或外部照明燈及/或信號燈、平視顯示器、完全或部分透明顯示器、可撓性顯示器、可捲曲顯示器、可摺疊顯示器、可拉伸顯示器、雷射印表機、電話、手機、平板電腦、平板手機、個人數位助理(PDA)、可穿戴裝置、膝上型電腦、數位攝影機、攝錄像機、取景器、對角線小於2吋之微型顯示器、3D顯示器、虛擬現實或增強現實顯示器、交通工具、包含多個平鋪在一起之顯示器之視訊牆、劇院或體育館螢幕，及指示牌。可使用各種控制機制來控制根據本發明而製造之裝置，包括被動矩陣及主動矩陣。意欲將該等裝置中之許多裝置在對人類而言舒適之溫度範圍中使用，如18℃至30℃，並且更佳在室溫下(20℃至25℃)，但可在此溫度範圍外(例如-40℃至80℃)使用。
本文所描述之材料及結構可應用於除OLED以外之裝置中。例如，例如有機太陽能電池及有機光電偵測器之其他光電裝置可採用該等材料及結構。更一般而言，如有機電晶體之有機裝置可採用該等材料及結構。
在一些實施例中，該OLED具有一或多種選自由以下組成之組之特徵：可撓性、可捲曲、可摺疊、可拉伸及彎曲。在一些實施例中，OLED係透明或半透明的。在一些實施例中，該OLED進一步包含包含碳奈米管之層。
在一些實施例中，該OLED進一步包含包含延遲螢光發射體之層。在一些實施例中，該OLED包含RGB像素配置或白色加彩色濾光片像素配置。在一些實施例中，該OLED為行動裝置、手持式裝置或可穿戴裝置。在一些實施例中，該OLED係對角線小於10吋或面積小於50平方吋之顯示面板。在一些實施例中，OLED係對角線為至少10吋或面積為至少50平方吋之顯示面板。在一些實施例中，該OLED係照明面板。
在發射區之一些實施例中，該發射區進一步包含主體。
在一些實施例中，該化合物可係發射摻雜劑。在一些實施例中，該化合物可經由磷光、螢光、熱啟動延遲螢光(即TADF，亦稱為E型延遲螢光)、三重態-三重態湮滅或此等製程之組合產生發射。
本文所揭示之OLED可併入至消費型產品、電子組件模組及照明面板中之一或多者中。有機層可係發射層，並且化合物在一些實施例中可係發射摻雜劑，而化合物在其他實施例中可係非發射摻雜劑。
有機層亦可包括主體。在一些實施例中，兩個或更多個主體係較佳的。在一些實施例中，所用主體可係在電荷傳輸中起很小作用之a)雙極、b)電子傳輸、c)電洞傳輸或d)寬帶隙材料。在一些實施例中，主體可包括金屬錯合物。該主體可為無機化合物。 與其他材料組合
本文中描述為適用於有機發光裝置中之特定層之材料可與裝置中存在之多種其他材料組合使用。例如，本文所揭示之發光摻雜劑可與可能存在之多種主體、輸送層、阻擋層、注入層、電極及其他層結合使用。下文描述或提及之材料係可與本文所揭示之化合物組合使用之材料之非限制性實例，並且熟習此項技術者可容易地查閱文獻以鑑別可組合使用之其他材料。
不同材料可用於本文所揭示之不同發射層及非發射層及配置。合適材料之實例揭示於第2017/0229663號美國專利申請案揭示中，該美國專利申請案揭示以全文引用之方式併入。 導電性摻雜劑：
電荷輸送層可摻雜有導電性摻雜劑以大體上改變其電荷載子密度，此轉而將改變其導電性。導電性藉由在主體材料中產生電荷載子而增加，且取決於摻雜劑之類型，亦可達成半導體之費米能級(Fermi level)之變化。電洞傳輸層可摻雜有p型導電性摻雜劑，且n型導電性摻雜劑用於電子傳輸層中。 HIL/HTL ：
本發明中所用之電洞注入/輸送材料不受特別限制，並且可使用任何化合物，只要化合物通常用作電洞注入/輸送材料即可。 EBL ：
電子阻擋層(EBL)可用於減少離開發射層之電子及/或激子之數目。與缺乏阻擋層之類似裝置相比，該阻擋層在裝置中之存在可產生大體上更高的效率及或更長的壽命。另外，阻擋層可用於將發光限制至OLED之期望區。在一些實施例中，與最接近EBL界面之發射體相比，EBL材料具有更高LUMO (更接近真空能級)及/或更高三重態能量。在一些實施例中，與最接近EBL界面之主體中之一或多者相比，EBL材料具有更高LUMO (更接近真空能級)及或更高三重態能量。在一個態樣中，EBL中所用之化合物含有與下文所描述之主體中之一者所用相同的分子或相同的官能團。 主體：
本發明之有機EL裝置之發光層較佳地至少含有金屬複合物作為發光材料，且可含有使用金屬複合物作為摻雜劑材料之主體材料。主體材料之實例不受特定限制，並且可使用任何金屬錯合物或有機化合物，只要主體之三重態能量大於摻雜劑之三重態能量即可。任何主體材料可與任何摻雜劑一起使用，只要滿足三重態準則即可。 HBL ：
可使用電洞阻擋層(HBL)來減少離開發光層之電洞及/或激子之數目。與缺乏阻擋層之類似裝置相比，此類阻擋層在裝置中之存在可產生大體上較高的效率及/或較長的壽命。另外，阻擋層可用於將發光限制至OLED之期望區。在一些實施例中，與最接近HBL界面之發射體相比，HBL材料具有較低HOMO (距真空能級較遠)及或較高三重態能量。在一些實施例中，與最接近HBL界面之主體中之一或多者相比，HBL材料具有更低HOMO (距真空能級更遠)及或更高三重態能量。 ETL ：
電子傳輸層(ETL)可包括能夠傳輸電子之材料。電子傳輸層可為固有的(未經摻雜的)或經摻雜的。可使用摻雜來增強導電性。ETL材料之實例不受特定限制，並且可使用任何金屬錯合物或有機化合物，只要其典型地用於傳輸電子即可。 電荷產生層 (CGL)
在串聯或堆疊OLED中，CGL對效能起基本作用，其由分別用於注入電子及電洞之經n摻雜之層及經p摻雜之層組成。電子及電洞由CGL及電極供應。CGL中消耗之電子及電洞由分別自陰極及陽極注入之電子及電洞再填充；隨後，雙極電流逐漸達到穩定狀態。典型CGL材料包括傳輸層中所用之n及p導電性摻雜劑。
如先前所揭示，習知OVJP製程通常涉及通過印刷噴嘴在加熱氣態混合物中分配有機材料，例如活性有機AMOLED材料。習知OVJP製程通常使用介於10 Torr與1 Atm (760 Torr)之間的壓力範圍。印刷噴嘴可使用微機電(MEMS)、微機械加工、3D印刷或類似製程製造。本文中提供了OVJP沈積器裝置之實例結構，但如本文所揭示之一般「印刷桿」可包括一或多個「印刷頭」，該等印刷頭中之每一者包括至少一個印刷模具。印刷頭通常包括與印刷頭中之每一印刷模具之介面，包括機械安裝架、氣體輸送系統、排放介面、加熱組件等。在印刷桿上使用多個印刷頭可實現例如在基板上同時印刷多個像素。印刷桿自身可加熱以便促進沈積過程。
本文所揭示之實施例提供了各種系統及技術，其允許將基板高效輸送經過沈積室中之一或多個印刷桿，同時允許對基板與印刷桿之間的接近度進行精確且高效的控制。此反過來又可允許精確控制用系統印刷之層之厚度及均勻性，此可能因應用而異。例如，不同大小及類型之顯示面板可能需要不同厚度、容差等。印刷桿及基板亦可相對於彼此移動，例如以允許印刷桿垂直於或平行於基板配置，或相對於基板或系統(例如相對於主要y軸)以任何其他所需角度配置。基板亦可在處理期間在其他方向上旋轉或平移，即當基板在主要y方向上移動穿過系統時。例如，當印刷子像素或類似特徵時，可沿著y軸印刷材料，並且在印刷子像素或子像素集合之後，可例如藉由使一個子像素位置沿著x方向移位而使基板在另一方向上移動。此過程可例如用於印刷多分量或多顏色子像素。如本文中之各種實例配置中所展示及描述，印刷桿通常在處理期間垂直於基板運動之方向配置，而基板及/或基板載體(例如，平坦的台)可相對於印刷桿旋轉。可使用個別或多餘印刷桿或印刷桿集合。
本文所揭示之實施例提供了此類配置，在該等配置中，材料將經由OVJP印刷於其上之基板與任何其他表面之間幾乎沒有或沒有直接實體接觸，或者在一些實施例中只有臨時或暫時的實體接觸。此減少了不希望的電壓積累及/或靜電放電(ESD)之機率，藉此最小化或消除了對基板、預先沈積之層及下層電路(例如，顯示器底板或AMOLED層)之相關聯損壞。在本文所揭示之大部分沈積系統中，基板不與任何表面實體地接觸。然而，在一些實施例中，基板可藉由基板之背(非作用)側上之固體移動真空卡盤接觸。當使用此類裝置時，其可併有ESD最小化技術，例如離化器及適當的ESD安全技術，以抽真空且自卡盤移除基板。
本文所揭示之實施例能夠沈積在一系列基板類型及大小上。例如，已知用於OLED之玻璃及其他材料可用作材料藉由本文所揭示之系統印刷於其上之基板。習知OLED製造系統及類似系統可能難以在某些基板(例如非常大的玻璃基板)上操控及印刷，此係由於使基板在系統中移動導致之動量增加以及基板之無支撐部分之可能下垂。然而，由於基板存在損壞或污染之風險，因此在所有點實體支撐基板一般係不期望的。為了解決此等問題，本文所揭示之實施例使用如下文進一步詳細描述之壓力真空浮動台及其他組件之各種組合。此等實施例允許在損壞及污染之風險極大地降低的情況下操控相對較大及敏感的基板。本文所揭示之實施例可高效地在具有1 m至5 m或更大之邊緣量測值之基板上操控及沈積材料。如本文所揭示，被稱為「母玻璃」之較大基板亦可用於在單次穿過或少次穿過沈積系統時製造多個裝置，之後將較大基板分成個別裝置。例如，當前的第10代或第11代母玻璃通常具有為約2940 mm × 3370 mm之尺寸，該大小之基板可由本文所揭示之實施例成功地操控及處理。更一般而言，呈任何縱橫比之具有1 m、2 m、3 m、4 m或5 m之最大邊緣量測值之基板可由本文所揭示之任何實施例操控及處理。
如本文所揭示之系統可經由壓力調節之負載鎖室接受輸入基板，即材料將經由OVJP沈積於其上之基板。在材料已沈積在基板上之後，基板可輸出至相同的輸入鎖或至單獨的輸出負載鎖，以便能夠整合至各種製造系統及技術中。例如，本文所揭示之沈積系統可用於直線式(in-line)製造系統及過程中，其中基板在整個製造過程中在一個方向上運動。
本文所揭示之實施例可包括多個印刷桿，其中之每一者可包括一或多個印刷模具，及/或較小印刷桿，其中之每一者可包括一或多個印刷模具。每一印刷模具可囊封於如本文所揭示之「印刷引擎」中。如本文所使用，「印刷引擎」係為相關聯之印刷模具之氣體輸入、氣體排放、高度量測及主動高度控制提供整合且一致的框架之組件或子系統。一般而言，如本文所揭示之印刷桿包括一或多個印刷引擎。
多個印刷桿之使用可允許系統變得靈活，例如能夠在單一處理室內分配多種化學物質、減少該系統相對於習知系統負載及卸載間之時間、改良印刷之均勻性等。多個及/或更小的印刷桿之使用亦允許更大的靈活性。在一些組態中，可控制每一較小的印刷桿以垂直於基板穿過系統之運動而移動、平行於基板運動而移動及/或在相對於基板之垂直(z)方向上移動，即離材料沈積於其上之基板表面更近或更遠。
如本文所揭示之印刷桿可跨越系統之寬度，使得該等印刷桿跨越由系統處理之基板之寬度延伸，藉此允許沈積在基板之任何部分上。在使用多個印刷桿的情況下，該等印刷桿可以直線式或交錯式配置進行配置。
本文所揭示之實施例允許系統之基板及/或其他組件之範圍及各種實體運動控制，以允許基板相對於OVJP印刷噴嘴之精確定位。例如，當基板移動經過一或多個印刷桿時，可在基板平面內且垂直朝向或遠離印刷桿的情況下使用主動定位調整來控制基板之定位。一般而言，較佳地將基板之表面保持在平行於或基本平行於印刷桿中之OVJP噴嘴之平面的平面中，較佳在1度至10度或更小之範圍內，較佳地小於5度，更佳地小於1度。更一般而言，本文所揭示之實施例包括實體控制件，其允許將印刷桿與基板之間的間隙精確地調整至任意接近目標分離值，此允許系統將基板維持在沈積之處理窗口內。類似地，可例如使用即時控制器同步系統之一些或全部運動軸線，以允許對印刷桿及基板進行精確且有規律的調整。在一些實施例中，基板亦可在處於沈積系統內部時旋轉以允許組件相對於沈積材料之不同定向，以便在基板上支撐不同顯示及/或底板定向。系統之各種可控制運動亦允許基板多次經過一或多個印刷桿，例如以允許藉由多個印刷桿進行同時印刷、根據一或多個印刷桿進行重複順序印刷、經由一或多個印刷桿進行圖案化印刷等。
實施例可包括用於檢查及/或校準之子系統，該子系統可沿著基板經過印刷桿之運動方向穿過沈積系統移動。此組件可允許對印刷桿及噴嘴進行原位週期性檢查及計量。例如，系統可具有機載的光學、熱學及其他感測器，此等感測器亦能夠在平行於印刷桿之方向上移動，以便可檢查任何印刷桿之任意位置。例如，自印刷桿檢查收集之資料可用於對印刷桿或基板運動進行動態調整，或根據需要執行清潔。資料亦可用於預測可能的故障且允許可預測的系統維護。
實施例可包括用以管理由自OVJP印刷噴嘴及其他組件噴出之熱氣態混合物產生之熱的各種組件及技術。
與習知OLED沈積系統(例如其他類型之OVJP系統)一樣，如本文所揭示之OVJP沈積系統可配置在真空室內。在本文所揭示之實施例中，運動系統可例如經由隔離機構與真空室壁隔離，該等隔離機構藉由如本文所揭示之策略性置放之導孔在(室外部的)習知大氣壓下操作。
如先前所揭示，如本文所揭示之OVJP印刷模具可藉由印刷引擎囊封於一或多個印刷桿中。如本文所使用，印刷引擎係指包括一或多個印刷模具、用以輸入氣流及排放氣流之相關聯介面、高度感測器(若存在的話)及高度調整機構(若存在的話)之子系統。圖3A至圖3D展示如本文所揭示之印刷引擎之實例。圖3A展示個別印刷引擎。圖3A中之實例在向上方向上定向，即噴嘴面朝「上」(朝向頁之頂部)。應理解，在其中基板定位於印刷頭下方之實施例中，即在基板相對於印刷頭在重力方向上定位之實施例中，相同配置及組態可用於面朝下之印刷頭。然而，如本文所使用，當基板及印刷桿被配置成使得自印刷桿之OVJP噴嘴噴出之材料被噴向基板時，基板可被描述為安置於印刷桿「下方」且印刷桿被描述為位於基板「上方」，而與組件相對於重力方向之配置無關。
圖3B展示使用具有在印刷頭級別下操作之多個印刷引擎之印刷桿的系統之實例，即每一印刷頭包括高度感測器及垂直位置控制。圖3C展示具有在印刷桿級別下操作之單一印刷引擎之類似配置，即印刷桿包括多個印刷頭，但具有用於整個印刷桿之單一垂直位置控制。在圖3B中，每一印刷頭包括個別高度感測器，而在圖3C中該印刷桿包括控制整個桿之高度之一或多個高度感測器及高度調節器。如先前所揭示，印刷引擎可包括如OVJP領域中已知的併入至印刷頭次總成310中之印刷模具307，該印刷頭次總成可包括一或多個加熱元件305、OVJP輸送噴嘴及其他標準OVJP沈積器組件。在圖3D中展示了模具歧管、擋熱板及其他相關組件之分解視圖。不管係使用個別高度調節器抑或印刷桿級之高度調節器，印刷引擎都可包括可用於調整印刷頭之高度及/或定向之高度控制(z方向)機構315，例如附接至致動器之控制桿。在其中每一印刷頭具有個別高度感測器及調節器之實施例中，高度感測器320可經配置以位於支撐結構323之外邊緣上或以其他方式經配置以偵測且允許調整印刷頭相對於基板之相對高度。整個總成亦可由下部支撐結構321支撐。混合室322可允許混合自源室325接收到之一或多種材料。印刷模具亦可與排放通道327進行流體連通，例如以允許在沈積系統之操作期間去除印刷頭噴嘴與基板之間的區中之氣體及其他材料，且限制離開每一噴嘴之材料之橫向擴散，以便限制或防止相鄰噴嘴之間的交叉干擾。如圖3B及圖3C所示，印刷桿301可包括多個印刷頭300。印刷引擎與氣體輸入及排放之介面係藉由使用分配歧管來實現的。單一歧管可服務於多個印刷引擎或僅單一引擎。值得注意的是，如圖3A至圖3D所示之對印刷引擎之使用無關於本文中關於基板運動所描述之配置及組態。亦即，圖3A至圖3D所示之印刷桿及印刷頭組態可與本文所揭示之實施例中之任一者在適當進行改變的情況下一起使用，例如取決於基板之定向而將印刷桿定向為在向上或向下方向上印刷。在一些實施例中，印刷引擎可包括用以管理來自熱印刷模具之熱負荷之設計特徵，例如圖3D所示之擋熱板配置，該等設計特徵可與印刷頭緊密地整合以在操作期間使周圍環境與熱印刷頭完全隔絕。
本文所揭示之實施例可使用一或多個印刷桿，該等印刷桿中之每一者可包括一或多個印刷頭。如先前所揭示，在使用多個印刷桿之實施例中，印刷桿可線性配置定位，例如如圖3E所示，或該等印刷桿可相對於彼此交錯，如圖3F所示，該等圖中之每一者展示了自OVJP系統中之基板之角度所觀察之代表性印刷桿350、360的視圖，該等印刷桿分別各自包含三個印刷頭351、352、353及365、366、367。例如，印刷模具可能在每一模具之末端處都具有不可用於印刷孔之排除區域，該排除區域用於處理模具且將其附接至印刷引擎。若此等相鄰模具彼此緊鄰，則在模具彼此緊靠的情況下可能會少一些孔；在此情況下，考慮到此等區域，交錯配置可能係較佳的。一般而言，交錯配置及線性配置均可用於在一或多個遍次中印刷所選擇區，例如顯示面板或區。然而，與不具有末端排除區域之線性配置相比，通常交錯配置可能更簡單且更高效地組裝至印刷桿中。交錯配置亦可允許在相對大的區域上方沈積材料，以便藉由使用沈積在基板之相同區域上方之多餘平行桿而使用面板基板藉由系統之較少遍次來製造55"或更大之顯示面板，藉此允許基板在印刷頭下方進行較少掃描情況下之較厚沈積。在使用如圖3F中之交錯配置的情況下，印刷桿之相鄰端上之印刷頭可與另一桿上之印刷頭重疊，例如圖3F中之印刷頭353、365。
圖4A及圖4B分別展示根據本文所揭示之實施例之實例OVJP沈積系統的自上而下視圖及側視圖。壓力真空(PV)浮動台405，其在本文中且在此項技術中亦可被稱為「PV台」或「浮動台」，將玻璃基板支撐在基板之非作用背側上。浮動台例如使用氮氣或其他合適的氣體來提供真空/氣室，並且可包括在PV台之一或多個側面上——較佳地在PV台之全部四個側面上——繞著定位之一或多個夾持器420。因為在此實施例及其他實施例中基板不與除具有最小接觸面積之基板夾持器之外的任何內容實體接觸，所以摩擦靜電電荷累積之機率極小。整個PV台405可作為單一總成或子系統移動，其中基板沿著主要的y方向移動401自輸入側(如圖4A之左側所示)穿過系統且經過印刷桿412以完成印刷。如先前所揭示，每一印刷桿可包括一或多個印刷頭。例如，該系統可包括三個印刷桿，每一印刷桿經組態以印刷原色以在基板上產生全色顯示，但本文所揭示之實施例不限於任何特定數目個印刷桿或色彩、化學物質之任何特定配置或層及/或材料之其他配置。在此實例中，基板之作用側面朝上且印刷桿安置於基板上方，在基板之作用側上向下印刷。亦即，印刷桿經組態且經配置以使得自該等印刷頭噴出之材料在向下之重力方向上行進，直至其撞擊在面向該等印刷桿之基板表面上。
圖4C展示基板PV台405之俯視圖、側視圖及前視圖，該基板PV台自身可保持在PV台支撐底座402上。PV台405可包括將系統維持在一高度及穩定配置中之特徵，例如允許精確調平之安裝特徵、閂鎖或用以台固定至支撐底座402之其他連接器等。該台405可包括多個真空夾持器對或子系統420p、420n，例如分別用於縱向印刷或橫向印刷基板配置，其保持基板。特定而言，基板夾持器420可允許以至少兩個且較佳地三個運動角度調整基板位置。例如，基板夾持器可允許基板在x、z及/或θ方向上移動。如此處所使用，「x」方向係指基板平面中之軸線且垂直於基板穿過沈積系統401之移動方向；「z」方向係指垂直方向、垂直於基板平面、朝向/遠離印刷桿；並且「θ」係指基板圍繞z軸之角度/旋轉調整，即基板平面中之旋轉。可在本文所揭示之使用此類夾持器及/或允許基板及/或任何基板支撐結構(例如，所示之基板浮動台405)移動的任何實施例中達成此類運動。此可調整性允許基板上之背板與印刷桿對準，且提供用以在甚至基板行進穿過系統時亦能維持精確對準之機構。
沈積系統亦可包括為使用者及/或對基板夾持器之自動控制而提供之一或多個控制件。例如，控制件可包括允許調整可用於夾持器之每一運動角度之人機介面組件及/或電子介面。夾持器420可包括用以保持及定位基板之最小實體接觸裝置，例如保持基板之僅一或多個邊緣及/或僅背側之真空夾持器或其他基於壓力之夾持器。因此，夾持器控制件可包括壓力-體積(PV)控制件。如本文所揭示之基板夾持器亦可用於例如藉由抵消基板上之重力而將基板維持在平面配置中，否則的話可能會導致基板下垂。作為特定實例，一或多個基板夾持器可保持基板之邊緣及/或非作用背側，以在基板由系統處理時將其維持在平面組態中。在其中印刷桿在向上方向上--即與重力相對之方向上--印刷之實施例中，此特徵可能係特別希望的。
基板PV台405可包括一或多個抬升銷427，其可用於在縮回之前將基板110初始地定位在PV台上以允許藉由由PV台提供之氣墊將基板110懸置且保持在適當位置。可使用抬升銷或等效組件，例如以使用與基板之最小表面區域接觸來定位基板。替代地，抬升銷可包括通道以允許加壓氣體穿過該等銷，藉此使基板浮置在抬升銷上。在本文所揭示之使用PV浮動台或等效結構之一些實施例中，基板可獨立於PV台自身之移動而在PV台上移動穿過沈積系統。亦即，浮動台可穿過系統移動，例如沿著將PV台及基板移動至印刷桿下方之路徑自輸入鎖移動至輸出鎖。同時，可如本文所揭示調整基板在PV台上之位置，而不管PV台之位置及/或移動如何。此配置可允許使用PV台使基板進行相對較大的移動，同時可在PV台上且獨立於PV台之運動來(例如，使用如先前所揭示之基板夾持器)進行基板相對於例如印刷桿之微調。替代地，當該基板在PV台上移動穿過沈積系統時，該基板可由夾持器保持在相對於PV台之固定位置。在一些實施例中，基板夾持器之移動及定位可至少部分地由PV浮動台控制或與該台之移動同步。例如，當基板在z方向上浮置在PV台上之後，基板夾持器可例如經由如本文所揭示之夾持器控制件在失重狀態下操作。
浮動台可包括氣體限制系統，以防止OVJP印刷桿噴出之氣體洩漏到達基板之邊緣。例如，氣簾及/或排放通道可經由浮動台中之通道安置在基板之邊緣周圍，以將溢出氣體自基板及浮動台排出。
在一些實施例中，印刷桿亦可浸入PV台中，例如圖4E所示之406，其可相對於基板PV台405同時或單獨控制。印刷桿PV台可用作如圖4E所示之軸承，類似於如本文所揭示之基板PV台及/或夾持器之操作，其進一步用以使基板平坦。在一些實施例中，協調基板PV台及印刷桿總成(無論其是否浸入在PV台中)之移動，以達成如先前所揭示之特定相對實體配置。可相對於保持印刷桿之實體框架及/或相對於由系統處理之基板調整印刷桿之位置及/或個別印刷引擎在每一印刷桿上之位置。例如，可調整印刷桿在基板上方之高度。在使用多個印刷桿的情況下，可同時或單獨地調整該等印刷桿之高度，使得可調整每一印刷桿之高度而不影響其他印刷桿之高度。印刷桿412及/或PV台405亦可在平行於基板之平面內旋轉，例如以允許在不旋轉基板的情況下以「縱向印刷」或「橫向印刷」模式進行印刷。
可如先前揭示之那樣使用原位印刷頭對準、計量及檢查子系統409，其在圖4A中以「停置(parked)」組態展示。在操作期間，子系統409可類似於基板PV台405沿著主y方向401移動。
如先前所揭示，可使用一或多個對準器，例如視覺攝影機、IR攝影機、條碼讀取器或類似感測器415，使配置於PV台405上之基板與印刷桿412對準。例如，PV台405或基板自身可包括可相對於印刷桿412或印刷桿支撐台406以已知配置定位之各種實體或電子標誌器。對準器感測器415可與印刷桿412安置於共同實體框架上，例如以確保對準器415考慮到印刷桿412之任何移動。替代地，感測器415可與印刷子系統分離且可位於沈積室外部。例如，一些類型之對準器感測器可能與沈積室中之高真空環境不相容。不管定位如何，感測器415都可提供允許調整基板及印刷桿之相對位置以維持如先前所揭示之適當對準之信號。作為另一實例，對準器感測器可為真空相容的，但出於其他原因可能會位於沈積室外部，例如易於使用者接近、安裝偏好等原因。
圖4D展示安置於真空室中的圖4A至圖4C中之OVJP系統的前視圖。真空室450可構造成使得每一部分相對於其他部分密封，以保持低壓之內部環境。例如，封蓋451可經由O形環452或類似機構相對於主體密封。OVJP系統支撐柱470可穿過真空室450，其中真空室底座中之相關聯開口由貫穿密封式波紋管(pass-through sealed bellow) 472密封。外部隔離器477保持OVJP系統499與周圍環境及/或真空室自身之振動及其他移動實體上隔離。更一般而言，此等特徵允許沈積系統499--其可為圖4A至圖4C所示之系統或本文所揭示之任何其他實施例--與真空室450底座及壁隔離，以使得室之移動將不會影響沈積系統對裝置之處理。
在一些實施例中，相對軸承可用於使基板之厚度變化變平，例如圖4E所示。相比於本文所揭示之其他實施例，基板不會經歷較大的運動或較大的加速度，此係因為可藉由移動基板PV台405執行總運動。平行於基板PV台405之移動方向配置之夾持器420可用於進行微小調整，以校正移動PV台405之可重複運動錯誤。
與本文所揭示之其他實施例一樣，可例如使用基板夾持器將基板旋轉90度至處於及離開「縱向印刷」及「橫向印刷」模式或任何其他所需定向，此取決於基板之較長側相對於印刷桿之對準。替代地，整個台可在各定向之間旋轉。此在一些配置中可能係較佳的，此係因為PV台之不完全覆蓋可能會影響基板之浮置性質。
在一些實施例中，基板PV台405亦可用於例如經由非主動及/或主動冷卻技術冷卻基板。如先前所揭示，可獨立於PV浮動台之任何其他運動或定位來進行此旋轉。例如，用於將基板定位在PV台上之夾持器可在不考慮台之位置的情況下及/或在台沿著系統之主要y軸運動時將基板旋轉至任何所需位置。
圖4A至圖4E所示之實施例及本文所揭示之其他實施例亦可允許減少浮動台氣體之消耗，此係因為不存在進給或饋出空氣台。例如，相比於本文所揭示之其他實施例，基板可在印刷過程期間始終覆蓋浮動台，藉此在操作期間使浮動台氣體(例如氮氣)之消耗最小化。在使用進給及/或饋出浮動台系統架構之其他實施例中，基板通常在進給及饋出台之頂部且沿著進給及饋出台移動。因此，該台在運輸中部分地由玻璃覆蓋，且因此可能會需要更高的氣體消耗。此配置之實例展示於圖6中，該配置使用帶有進給/饋出區之較長的固定浮動台，而不係移動載台上之浮動台。圖4A至圖4E中之實施例在基板上方亦具有相對潤濕的移動部分，此進一步降低了在印刷製程期間出現顆粒污染之機率。
圖5A及圖5B分別展示類似配置之側視圖及前視圖，其中相比於圖4A至圖4E之實施例，基板及印刷桿垂直翻轉。亦即，系統使用如關於圖4A至圖4E所描述之相同PV卡盤概念，以用於在移動時保持基板。然而，基板以作用側面朝下之方式進入該系統，且印刷桿相對於重力方向安置在基板下方，但為了過程描述之清楚起見，基板仍通常被描述為安置於印刷桿「下方」，此係因為材料仍自OVJP印刷頭朝向基板噴出，與重力方向相對。台架在該基板上方。可使用固定基板之PV卡盤管理基板朝向印刷桿無意向下運動之風險。類似的PV系統可用於本文所揭示之其他實施例中，例如圖8所示之實施例，或更一般而言，其中希望基板相對於重力方向定位在OVJP印刷桿上方之任何實施例。
圖6至圖9展示包括先前關於圖4至圖5所描述之一些或全部特徵之替代實施例。
圖6展示一實施例之俯視圖、前視圖及側視圖，其中基板110以作用側(即，其上沈積了有機層及其他OLED層且會在製造後發光之側)面朝下之方式自負載鎖進入系統，如圖5A至圖5B中之配置一樣。在此實施例中，與圖4及圖5中之較小PV台與基板一起移動穿過系統相比，基板在延伸穿過系統之PV台上移動。如先前所揭示，其中將材料印刷在基板上之PV台區域精確控制印刷桿與基板之間的分離。類似於圖4至圖5中之配置，基板支撐於抬升銷空氣墊上以進行對準，以便不會與任何其他表面實體接觸，藉此減少或消除摩擦ESD電壓累積。在此配置中，抬升銷可接觸基板之背(非作用)側。相比而言，在圖5中之配置中，抬升銷將在負載或卸載期間接觸基板之作用側，此係不期望的。在系統中負載、卸載或對準基板期間，使用帶有氣墊之抬升銷允許基板浮置在由氣墊提供之氣室上。基板可由如先前所揭示之一或多個夾持器保持及移動，該等夾持器在非作用背側上接觸基板。基板在PV空氣台上自進給區移動，穿過印刷桿下方之區域且到達空氣台上之饋出區，其中作用側始終以空氣台為基準。如先前所揭示之自動或半自動對準，例如經由使用攝影機或其他對準器，可用於更精確地定位基板。
印刷桿位於基板之平面下方，朝向基板之作用側向上印刷，並且跨越垂直於基板之主要運動之方向。印刷桿可浸入專用PV空氣台中，其方式為使得基板之作用側直接以印刷桿之PV空氣台為基準。此允許獨立於基板厚度之變化而精確控制基板與下方印刷桿之間的垂直飛行高度間隙。基板及移動夾持器之相對較輕重量允許在印刷過程期間對基板之運動之進行準確的動態控制。可在本文所揭示之任何其他實施例中使用類似的印刷桿PV台配置，以允許進一步控制基板與印刷桿之間的垂直距離。
圖7展示與圖6之配置類似的配置，但其中基板以作用側面朝上之方式自負載鎖進入系統。除了基板及印刷桿之相對定位之外，圖7之配置與圖6之配置相同或基本上相同。基板支撐於抬升銷氣墊上以進行對準，以使得基板不與任何其他表面實體地接觸且可由一或多個夾持器保持及移動，該等夾持器在非作用背側上接觸基板。基板在空氣台上自進給區移動，穿過印刷桿下方之區域且到達空氣台上之饋出區中。印刷桿位於基板之平面上方，朝向基板之作用側向下印刷，並且跨越垂直於基板之主要運動之方向。如先前所揭示，印刷桿亦可浸入專用PV空氣台中，其可經組態以精確控制基板與上方印刷桿之間的垂直飛行高度間隙。基板及移動夾持器之相對較輕重量允許在印刷過程期間對基板之運動之進行準確的動態控制。
圖8展示其中基板以作用側面朝下之方式進入系統之配置，與圖6所示的一致。在該配置中，基板之非作用背側由頂部PV台保持，而基板之作用前側由下部PV台支撐，如圖6所示。如先前所揭示，基板可支撐於抬升銷氣墊上以進行對準，以減少或消除摩擦ESD電壓累積。空氣台在進給區及饋出區中以基板之非作用背側為基準。印刷桿在印刷區中相對於重力方向安置在基板下方，並且當基板移動經過印刷桿時，自頂部保持基板。因此，此實施例可受益於更嚴格的運動及PV控制，以防止重力導致部分基板下垂或使整個基板移動。印刷桿朝向基板之作用側向上印刷，且跨越垂直於基板之主要運動之方向。如圖6所示之配置，印刷桿自身可位於專用PV空氣台中，以允許獨立於基板厚度之變化而更精確地控制基板與下方印刷桿之間的垂直飛行高度間隙。基板及移動夾持器之相對較輕重量允許在印刷過程期間對基板之運動之進行準確的動態控制。
圖9展示替代配置之前視圖，其中與圖6及圖7所示之配置相比，基板在進入系統時未支撐於空氣台上。替代地，基板以作用側面朝下之方式被真空夾緊至較大且非常平坦的卡盤表面上。印刷桿相對於重力安置於基板下方，且向上印刷至該基板之作用表面上。移動基板有效載荷必須比圖6及圖7中之要重得多，並且此重質量塊移動穿過系統。因此，在此配置中，可能需要仔細考慮對動態運動錯誤之校正。
本文所揭示之實施例允許基板在材料已經由OVJP印刷桿按以下兩種方式之一沈積後離開系統：經由基板最初進入沈積系統所藉助之輸入負載鎖，或者；藉助於專用輸出負載鎖，從而允許例如在專用製造廠(fab)環境中對基板進行「直線式」向前的前向分配。直線式配置可使用真空室之專用特徵及設想之系統輸送，以實現直線式運動。例如，參考圖6所示之配置及類似配置，可使用雙夾持器選擇，其中第一專用夾持器將基板輸送經過印刷桿且輸送至出口空氣台上，而第二單獨夾持器現在將基板輸送至出口負載鎖，同時主要夾持器迅速返回至輸入空氣台以自輸入負載鎖接受新的基板。類似機構可用於本文所揭示之任何其他系統輸送配置，包括關於圖4至圖9所描述之彼等系統輸送配置中之任一者。
本文所揭示之實施例可在一系列內部壓力下操作。雖然沈積室可被稱為「真空室」，但在OVJP沈積系統進行沈積期間，該室內之操作壓力可高達100至300 Torr或在一些實施例中高達400 Torr，該操作壓力足以如本文所揭示而使基板浮置在浮動台上，但為比習知的「真空」操作壓力高得多的壓力。
除非另外明確指出或由於物理約束而不可能或不切實際，否則本文所揭示之關於一或多個實施例之任何特徵可與本文所揭示及/或主張之任何其他實施例一起使用。作為非限制性實例，使用如本文所揭示之基板夾持器之任何實施例可包括邊緣及/或背側基板夾持器，其呈關於本文所揭示之實施例中之任一者所揭示或展示之任何組態及配置。作為另一非限制性實例，本文所揭示之任何實施例可允許在沈積系統中處理基板期間該基板在x至y平面中旋轉。
除了本文提出之其中基板移動穿過印刷桿下方區之配置外，在一些實施例中，當印刷桿結構在基板上方移動的同時，該基板可相對於沈積室保持靜止。更一般地，儘管本文中描述為基板之移動，但可藉由使基板及/或印刷桿結構相對於彼此移動來實現等效移動。例如，如先前所揭示之浮動台及一或多個夾持器可用於將基板固持在沈積系統中，同時仍然最小化與基板之實體接觸。然後，一或多個印刷引擎、印刷桿、印刷頭或其任何適當的組合可移動橫過基板上方之區，同時材料自印刷頭噴出以沈積在基板上。
儘管為了便於說明，關於有機材料之噴射印刷而揭示及展示，但本文所揭示之實施例可用於沈積其他材料及/或變體沈積技術。例如，可使用非有機材料、生物材料或與已知適用於有機材料或其已知變體之一般製程參數相容或基本上相容的其他材料。
作為特定實例，本文所揭示之任何實施例可用於在玻璃或類似基板(例如建築玻璃)上沈積可冷凝材料線。此類線可用於吸收IR輻射，為嵌入式電子組件提供電線，或者作為整體產生玻璃之其他性質。此類線可能相對較細，例如為25, 50 µm或100 µm，此意謂其可在不明顯影響玻璃之明顯透明度的情況下印刷於玻璃上。作為特定實例，在玻璃上印刷有較細的IR吸收材料線的情況下，所得玻璃可能適用於辦公樓及類似位置，其中需要允許大量可見光進入建築物同時亦阻擋大量紅外線。與習知沈積系統--尤其係基於噴射之系統--相比，本文所揭示之實施例可能特別適合於此類應用，其可能不太適合於操控及沈積在本文所揭示之相對較大的基板上。
應理解，本文所描述之各種實施例僅藉助於實例，並且不意欲限制本發明之範疇。例如，可在不背離本發明之精神的情況下用其他材料及結構取代本文所描述之許多材料及結構。如所主張之本發明因此可包括本文所描述之特定實例及較佳實施例之變化形式，如熟習此項技術者將顯而易見。應理解，關於本發明為何起作用之各種理論並不意欲係限制性的。
100:有機發光裝置 110:基板 115:陽極 120:電洞注入層 125:電洞傳輸層 130:電子阻擋層 135:發射層 140:電洞阻擋層 145:電子傳輸層 150:電子注入層 155:保護層 160:陰極 162:第一導電層 164:第二導電層 170:障壁層 200:有機發光二極體/裝置(OLED) 210:基板 215:陰極 220:發射層 225:電洞傳輸層 230:陽極 300:印刷頭 301:印刷桿 305:加熱元件 307:印刷模具 310:印刷頭次總成 315:高度控制(z方向)機構 320:高度感測器 321:下部支撐結構 322:混合室 323:支撐結構 325:源室 327:排放通道 350:印刷桿 351:印刷頭 352:印刷頭 353:印刷頭 360:印刷桿 365:印刷頭 366:印刷頭 367:印刷頭 401:沈積系統 402:壓力真空(PV)台支撐底座 405:壓力真空(PV)浮動台 406:印刷桿支撐台 409:子系統 412:印刷桿 415:感測器/對準器/對準器感測器 420:夾持器 420n:真空夾持器對或子系統 420p:真空夾持器對或子系統 427:抬升銷 450:真空室 451:封蓋 452:O形環 470:有機蒸氣噴射印刷(OVJP)系統支撐柱 472:貫穿密封式波紋管 477:外部隔離器 499:有機蒸氣噴射印刷(OVJP)系統/沈積系統
圖1展示可使用本文所揭示之裝置及技術製造之有機發光裝置結構。
圖2展示如可使用本文所揭示之裝置及技術製造的不具有單獨電子傳輸層之倒置式有機發光裝置之實例結構。
圖3A展示如本文所揭示之印刷引擎之實例。
圖3B展示使用具有多個印刷引擎之印刷桿之系統之實例，該等印刷引擎在如本文所揭示之印刷頭級別下操作。
圖3C展示使用在如本文所揭示之印刷桿級別下操作的單一印刷引擎之系統之實例。
圖3D展示如本文所揭示之模具歧管、擋熱板及相關組件的分解視圖。
圖3E及圖3F展示如本文所揭示之印刷桿之實例配置。
圖4A及圖4B分別展示根據本文所揭示之實施例之實例OVJP沈積系統的自上而下視圖及側視圖。
圖4C展示根據本文所揭示之實施例之基板PV台的俯視圖、側視圖及前視圖。
圖4D展示根據本文所揭示之實施例的安置於真空室中的如圖4A至圖4C所示之OVJP系統的前視圖。
圖4E展示根據本文所揭示之實施例之實例OVJP系統，其中印刷桿浸在PV台中。
圖5A及圖5B分別展示根據本文所揭示之實施例之配置的側視圖及前視圖，其中與圖4A至圖4E所示之彼等相比，基板及印刷桿垂直翻轉。
圖6展示根據本文所揭示之實施例之實例沈積系統，其中基板以作用側面朝下之方式進入，並且其中基板在延伸穿過系統之固定PV台上移動。
圖7展示根據本文所揭示之實施例的類似於圖6之系統之實例系統，其中基板以作用側面朝上之方式定位。
圖8展示根據本文所揭示之實施例的其中基板類似於圖6之實例以作用側面朝下之方式配置之實例沈積系統，其中基板之非作用背側由頂部PV台保持。
圖9展示根據本文所揭示之實施例之實例沈積系統的前視圖，其中如圖6及圖7所示基板在進入系統時未支撐於氣台上，而是以作用側面朝下之方式由真空卡盤或類似裝置自上方保持。
110:基板
401:沈積系統
405:壓力真空(PV)浮動台
409:子系統
412:印刷桿
415:感測器/對準器/對準器感測器

Claims (15)

  1. 一種有機蒸氣噴射印刷(OVJP)沈積系統，其包含： 一或多個OVJP印刷桿，其各自包含一或多個OVJP印刷模具； 浮動台，其包含： 一或多個基板夾持器，其經組態以保持具有第一作用表面之基板且以至少兩個運動角度調整該基板在該浮動台上之位置；以及 一或多個控制件，其經配置以提供對該一或多個基板夾持器之控制；以及 一或多個感測器，其經組態以量測該浮動台上之基板與該一或多個OVJP印刷桿之對準； 其中該浮動台可在該一或多個OVJP印刷桿下方延伸之區中移動；並且 其中該基板可獨立於該浮動台在該一或多個OVJP印刷桿下方之移動而在該浮動台上移動。
  2. 如請求項1之OVJP沈積系統，其進一步包含高度控制子系統，其經組態以控制該浮動台上方該一或多個OVJP印刷桿之相對距離。
  3. 如請求項1之OVJP沈積系統，其中該浮動台包含壓力-真空(PV)浮動台。
  4. 如請求項1之OVJP沈積系統，其中該一或多個基板夾持器由該浮動台控制，以使得該等基板夾持器之移動至少部分地藉由該浮動台之移動測定。
  5. 如請求項1之OVJP沈積系統，其中該一或多個感測器包含經組態以使該基板與該一或多個OVJP印刷桿對準之對準攝影機。
  6. 如請求項1之OVJP沈積系統，其中該至少一個OVJP印刷桿包含複數個OVJP印刷桿，且該複數個OVJP印刷桿中之至少一者對於該複數個OVJP印刷桿中之至少一個其他印刷桿而言係多餘的，以在該基板之相同區域上進行印刷。
  7. 如請求項1之OVJP沈積系統，其中該基板在由該OVJP沈積系統處理時不與除該一或多個基板夾持器之外的任何實體表面接觸。
  8. 如請求項1之OVJP沈積系統，其中該浮動台為該基板提供冷卻。
  9. 如請求項1之OVJP沈積系統，其中該浮動台及該一或多個OVJP印刷桿中之一者或兩者可相對於另一者旋轉。
  10. 一種操作OVJP沈積系統之方法，該方法包含： 獲得基板； 將該基板置放在浮動台上並且使用一或多個夾持器固定該基板之位置； 經由該一或多個夾持器調整該基板在該浮動台上之該位置； 使該浮動台及該基板移動至該OVJP沈積系統中之某一位置，在該位置，該基板安置於該OVJP沈積系統之印刷桿下方； 自該印刷桿噴出待沈積於該基板上之材料；以及 使該浮動台移動至該OVJP沈積系統中之某一位置，在該位置，該基板不位於該OVJP沈積系統之印刷桿下方。
  11. 如請求項10之方法，其中當該材料自該印刷桿噴出時，該浮動台、該基板或此兩者在該OVJP沈積系統內移動。
  12. 如請求項10之方法，其中該基板在該浮動台上之該位置可獨立於該浮動台之移動進行調整。
  13. 如請求項10之方法，其進一步包含： 自位置感測器接收指示該基板相對於該印刷桿之相對位置之信號；以及 回應於該信號，調整該基板在該浮動台上之該位置、該浮動台相對於該印刷桿之該位置或此兩者。
  14. 如請求項13之方法，其中由電腦化調整系統自動地執行調整該基板在該浮動台上之該位置、該浮動台相對於該印刷桿之該位置或此兩者的步驟。
  15. 如請求項10之方法，其進一步包含調整該基板在該浮動台上之高度、該浮動台相對於該印刷桿之高度或此兩者。
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